АФАР

АФАР — разновидность фазированой антенной решетки ФАР

В активной фазированной антенной решетке, каждый элемент решетки или группа элементов имеют свой собственный миниатюрный микроволновый передатчик, обходясь без одной большой трубки передатчика применяемой в радарах с пассивной фазированной решеткой. В активной фазированной решетке, каждый элемент состоит из модуля, который содержит щель антенны, фазовращатель, передатчик, и часто также приемник. В обычной пассивной решетке один передатчик мощностью несколько сотен киловатт питает несколько тысяч элементов, каждый из которых излучает только десятки Ватт мощности. Современный микроволновый транзисторный усилитель может, однако, также произвести десятки Ватт, и в радаре с активной фазированной решеткой несколько тысяч модулей, каждый мощностью в десятки Ватт, создают в целом мощный главный луч радара в сотни киловатт.

В то время как результат идентичен, активные решетки намного более надежны, поскольку отказ любого элемента решетки просто ухудшает работу антенны на долю процента. Это — незначительная деградация, так как катастрофического отказа лампы передатчика, которая является проблемой обычных радаров, просто не может произойти. Дополнительная выгода — экономия веса без большой лампы высокой мощности, связанной с ней системой охлаждения и большого блока питания высокого напряжения.

Другой особенностью, которая может использоваться только в активных решетках, является способность управлять усилением индивидуальных приемно-передающих модулей. Если это может быть сделано, диапазон углов, через которые луч может быть отклонен, существенно увеличивается, и таким образом многие из ограничений геометрии решеток, которые имеют обычные фазированные решетки могут быть обойдены. Такие решетки называют решетками суперувеличения. Из изданной литературы неясно, используют ли любой существующий или проекты развития эту технику, и из этого можно сделать вывод, что дело обстоит пока еще не так.

Естественно что у AФAР есть и недостатки. Две проблемы имеют ключевое значение для этой технологии.

Первая проблема — рассеивание мощности. Из-за недостатков микроволновых транзисторных усилителей, эффективность передатчика модуля — типично меньше чем 45 %. В результате, AФAР выделяет большое количество теплоты, которая должна быть рассеяна, чтобы предотвратить чипы передатчика от расплавления и превращения в жидкий Арсенид Галлия — надежность GaAs MMIC чипов улучшается при низкой рабочей температуре. Традиционное охлаждение воздухом, используемое в обычных ЭВМ и авионике плохо подходит для высокой упаковочной плотности AФAР, в результате чего современные AФAР охлаждаются жидкостью. Американские проекты используют polyalphaolefin (PAO) хладагент, подобный синтетической гидравлической жидкости. Типичная жидкая система охлаждения будет использовать насосы, чтобы вести хладагент через каналы в антенне, и затем к теплообменнику. Это могло бы быть воздушным охладителем (радиатор) или теплообменник в топливном баке — со второй жидкостью, охлаждающей петлю, чтобы увести высокую температуру от топливного бака. По сравнению с обычным воздушно охлаждаемым радаром истребителя, AФAР будет более надежным, но будет потреблять большое количество электроэнергии и потребует более интенсивное охлаждение. Но AФAР может обеспечить намного больше передающей мощности если необходимо для большей дальности обнаружения цели (увеличение передающей мощности имеет недостаток увеличения следа, по которому враждебная РАДИОРАЗВЕДКА или RWR могут обнаружить радар).

Другая проблема беспокойства с AФAР — стоимость массового производства модулей. Для радара истребителя, требующего типично от 1 000 до 1 800 модулей, стоимость AФAР взлетает, если модули стоят больше чем сто долларов каждый. Ранние модули строили приблизительно USD 2 000, что было неприемлемо для массового использования AФAР . Хорошие новости в этом отношении — то, что стоимость этих модулей постоянно уменьшается, поскольку разработка и производство модулей и MMIC чипов улучшилась.

В резюме справедливо сказать, что активные фазированные решетки превосходят обычные радарные антенны в почти всех отношениях, обеспечивая превосходящую работу, следящую способность и надежность, хотя при некотором увеличении в сложности и возможно стоимости.

Приёмо-передающий модуль

Приёмопередающий модуль АФАР

Приёмо-передающий модуль - это основа пространственного канала обработки сигнала в АФАР.

В его состав входит активный элемент - усилитель, который делает это устройство электродинамически невзаимным. По этому для обеспечения возможностиработы устройства как на приём, так и на передачу в нём разделяют передающий и приёмный каналы. Раделение осуществляется либо коммутатором, либо циркулятором.

Приёмный канал

В состав приёмного канала входят следующие устройства:

• Устройство защиты приёмника - обычно либо разрядник, либо другое пороговое устройство, предотвращающее перегрузку приёмного канала
• Малошумящий усилитель - два, или более каскадов активного усиления сигнала
• Фазовращатель - устройство фазовой задержки сигнала в канале для задания фазового распределения по всему раскрыву решётки
• Аттенюатор - устройство задания (понижения, ослабления) амплитуды сигнала для задания амплитудного распределения по раскрыву решётки

Передающий канал

Состав передающего канала схож с составом приёмного канала. Отличие заключается в отсутствии устройства защиты и меньших требованиях к усилителю по шумам. Тем не мение, передающий усилитель должен обладать большей выходной мощностью, чем приёмный.

КПД подуля

Производимые БРЛС с АФАР

• "Жук-АЭ" МиГ-35
• AN/APG-63(V)2 (F-15 C/E)
• AN/APG-63(V)3 (F-15 C/E)
• AN/APG-79 (F/A-18E/F)
• AN/APG-80 (F-16 Block 60)
• AN/APG-77 (F-22)
• AN/APG-81 (F-35)
• CAESAR (Eurofighter Typhoon)